Кабинет Информатики
Для перехода к следующему заданию все карточки должны быть перевернуты.
Задание 2. Языки и науки.
Криптография — Методы создания паролей и шифров, обеспечение конфиденциальности
Фармацевтика — Производство лекарственных средств и лекарственных веществ и проведение клинических испытаний
Компьютерное моделирование — Создание модели на компьютере приближенной к реальному объекту, например, создание модели автомобиля для проведения экспериментов
Машинное обучение — Создание моделей и алгоритмов, направленных на улучшения способностей компьютера
Симуляция процессов — Воспроизведение на компьютере процесса, который сложно показать в реальном мире. Например, прогнозирование погоды
Криптография, фармацевтика, машинное обучение и компьютерное моделирование сейчас являются наиболее развивающимися областями науки.
Задание 3. Задачи для квантового компьютера.
- Работа с паролями и шифрами
- Симуляция процессов
- Создание новых соединений молекул для производства лекарств
- Моделирование клиентского поведения
Задание 4. Будущее рядом.
Уже используют квантовые технологии:
- флешки;
- оптоволоконная связь;
- персональные компьютеры.
Будут использовать квантовые технологии:
- Логистика доставки продуктов;
- Приватность информации в месенджерах;
- Улучшение системы рекомендации видео в социальных сетях.
Задание 5. Принципы работы квантового компьютера.
Верные ответы:
1. Квантовый компьютер в качестве носителей информации использует квантовые объекты, для проведения вычислений они должны быть соединены в квантовую систему.
2. Для операций над кубитами используется система операций, называемая квантовыми вентилями.
3. Существуют универсальные наборы вентилей, с помощью которых можно выполнить любое квантовое вычисление.
4. Для получения результата работы квантового компьютера надо многократно запустить квантовый алгоритм на одном и том же входном наборе данных и усреднить результат.
Квантовый мир: как устроен квантовый компьютер
Этот «Урок цифры» расскажет о квантовой физике. Чем она интересна и почему отличается от классической физики? Зачем создавать квантовый компьютер? Как он работает и какую пользу принесет человеку? Какие профессии появятся в будущем благодаря развитию квантовых технологий? В этом уроке вы узнаете ответы на эти вопросы для себя и учеников.
К материалам УченикуРодителю
Кратко об уроке
На уроке по теме “Квантовый мир: как устроен квантовый компьютер” школьники познакомятся с основными понятиями квантовой физики и узнают, чем она отличается от классической физики. Предлагаемые материалы объясняют эти особенности и отличия доступным языком и на простых визуальных примерах. Используемые объяснительные модели показывают междисциплинарность рассматриваемой темы.
В помощь к проведению урока также разработаны методические рекомендации, которые позволяют построить урок наиболее эффективным способом – представить исследуемую тему в доступной форме (фильм, презентации) и проверить полученные знания с помощью игрового формата – тренажеров. Также предусмотрены инструкции для альтернативных форматов проведения урока – без интернета или онлайн.
Школьники смогут изучить теорию, закрепить полученные знания и разобраться, какие задачи стоят перед квантовой физикой.
Учебные материалы для урока разработаны ведущими учеными и специалистами Госкорпорации Росатом и Российского квантового центра и помогают ученикам не только узнать о передовых научных разработках в сфере квантовых технологий, но и сориентироваться в профессиях будущего и способах построения профессиональной карьеры в квантовой сфере.
Материалы
- Видеолекции 4
- Тренажеры 2
- Методические рекомендации 9
Видеолекции
Квантовый мир: как устроен квантовый компьютер (YouTube) просмотр на сайте
Квантовый мир: как устроен квантовый компьютер (Облако.Mail.ru) Ссылка на внешний ресурс
Вебинар «Урок цифры» ГК «Росатом» для педагогов «Квантовый мир: как устроен квантовый компьютер» (YouTube) просмотр на сайте
Вебинар «Урок цифры» ГК «Росатом» для педагогов «Квантовый мир: как устроен квантовый компьютер» (Облако.Mail.ru) Ссылка на внешний ресурс
Тренажеры
Тренажер для 1-7 класса Ссылка на тренажер
Тренажер для 8-11 класса Ссылка на тренажер
Методические рекомендации
Методические рекомендации для проведения урока (.docx) Ссылка на внешний ресурс
Опорный конспект 1-7 класс (.pdf) Ссылка на внешний ресурс
Опорный конспект 8-11 класс (.pdf) Ссылка на внешний ресурс
Памятка по прохождению (.pdf) Ссылка на внешний ресурс
Опорная презентация 1-7 класс (.pdf) Ссылка на внешний ресурс
Опорная презентация 8-11 класс (.pdf) Ссылка на внешний ресурс
Опорная презентация 1-7 класс (.ppt) Ссылка на внешний ресурс
Опорная презентация 8-11 класс (.ppt) Ссылка на внешний ресурс
Презентация к вебинару 02.03.2022 (.pptx) Ссылка на внешний ресурс
Получите благодарность за проведение урока
Пройдите урок в роли «Учитель», чтобы получить сертификат за организацию. Скачайте или распечатайте его — для этого внесите свое имя в графу всплывающего окна. Сертификат также выдается за участие в вебинаре перед началом урока.
Помочь улучшить «Урок Цифры»
Хотите, чтобы проект был лучше? Напишите свои предложения в форму или отправьте на почтовый ящик urok@data-economy.ru.
Урок Цифры 2022-2023
«Урок цифры» — это возможность получить знания от ведущих технологических компаний: Фирмы «1С», Яндекса, «Лаборатории Касперского» и Mail.Ru Group, а также Академии искусственного интеллекта благотворительного фонда Сбербанка. Новый учебный год «Урока цифры» начался с 26 сентября 2022 года.
Где применяются цифровые приложения? Зачем нужна программная платформа? Что такое low-code? И что должны знать разработчики приложений? Разберись: смотри видеолекцию, пройди тренажер – выбирай на свой вкус задания от предприятий из разных отраслей. А если понравится – участвуй в творческом конкурсе и записывайся на бесплатные курсы по low-code!
Урок можно пройти самостоятельно. Сначала посмотри видеолекцию, потом перейди к выполнению тренажера. После выполнения тренажера можно получить сертификат о прохождении урока!
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Этот урок посвящен удивительному миру квантовой физики и квантовых технологий. Вы узнаете, чем квант отличается от кубита, а квантовая физика – от классической. Также вы узнаете о квантовом компьютере: как он работает и какие сферы нашей жизни скоро изменит. Мы покажем, кто сейчас занимается квантовыми вычислениями и технологиями будущего.
Урок можно пройти самостоятельно. Сначала посмотри видеолекцию, потом перейди к выполнению тренажера. После выполнения тренажера можно получить сертификат о прохождении урока!
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
На уроке вы познакомитесь со специалистом IT-лаборатории и группой стажеров, задача которых — научить Робота слышать песни и узнавать их, а на основе полученных данных находить для пользователей те музыкальные композиции, которые им, скорее всего, понравятся. Урок можно пройти самостоятельно. Сначала посмотри видеолекцию, потом перейди к выполнению тренажера. После выполнения тренажера можно получить сертификат о прохождении урока!
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
«Урок цифры» предлагает погрузиться в увлекательную визуальную новеллу-комикс, сюжет которой строится вокруг исследования кибератаки, совершенной на банк. Сюжет истории основан на реальных событиях, которые происходили в разных странах мира! Урок можно пройти самостоятельно. Сначала посмотри видеолекцию, потом перейди к выполнению тренажера. После выполнения тренажера можно получить сертификат о прохождении урока!
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Хочешь узнать больше о кибербезопасности, научиться распознавать фишинговые сайты, создавать по-настоящему надежные пароли, защитить все свои аккаунты и данные от кражи и многое другое? Погружайся в мир безопасности с «Лабораторией Касперского».
На этом уроке ты узнаешь, какие профессии связаны с разработкой видеоигр, и чем занимаются специалисты игровых студий. В разработке видеоигр и геймификации неигровых проектов участвует множество профессионалов разных специальностей. Попробуй найти для себя самое интересное направление, пройдя все тренажеры. Получи призы: сертификат и промокод на эксклюзивный стикерпак ВКонтакте. И не забудь поделиться результатами с друзьями. Поехали!
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Первый урок сезона 2022/2023
Урок поможет познакомить с разными технологиями искусственного интеллекта, узнать, какие задачи он решает и попробовать себя в роли предпринимателя!
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Второй урок сезона 2022/2023
Видео сопровождают нас повсюду: в ленте новостей, во время онлайн-урока или общения с близкими. Предлагаем разобраться, как устроены современные видеотехнологии, как алгоритмы понимают, какое видео вам порекомендовать, как у нас получается созваниваться с людьми на другом конце мира и какие специалисты работают над созданием и развитием видеотехнологий.
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Третий урок сезона 2022/2023
Брать зонт или не брать? Вот в чём вопрос! И ответ на него даёт прогноз погоды. Но как он создаётся? Что позволяет узнать погоду на несколько дней вперёд? В уроке ты не только примеришь на себя роль специалистов, которые создают прогноз погоды, но и узнаешь, как искусственный интеллект позволяет его улучшать.
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Четвертый урок сезона 2022/2023
Где применяется анализ данных? Зачем нужна аналитика при разработке программ и развитии бизнеса? Что такое метрики и как они работают? Какие инструменты используют аналитики? Разберись: смотри видеолекцию, пройди тренажёр – выбирай, будешь ли ты развивать бизнес вендинговых аппаратов или увеличивать популярность компьютерной игры.
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Пятый урок сезона 2022/2023
В рамках урока мы расскажем о видах киберугроз для мобильных устройств. На конкретных примерах для двух наиболее распространенных мобильных операционных систем разберем, как злоумышленники могут похитить данные и аккаунты. Объясним, как можно избежать потерю данных и обезопасить свой смартфон.
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Шестой урок сезона 2022/2023
Этот урок посвящен применению квантовых технологий в жизни. Вы узнаете, что такое квантовые технологии и как с их помощью многие сферы жизни становятся безопаснее и технологичнее. Мы расскажем о квантовой криптографии, квантовых сенсорах и квантовых симуляторах. О том, как они улучшают нашу жизнь и кто в России сейчас занимается развитием технологий будущего.
Попробуй свои силы на «Уроке цифры»!
Уроки криптографии. Основные шифры. часть 1
Архаичные шифраторы канули в Лету, чего нельзя сказать об алгоритмах шифрования. Операции сдвига, замены и перестановки до сих пор применяются в современных алгоритмах, однако с существенной поправкой в стойкости. За многие столетия, прошедшие со времен первого применения этих шифров, криптографы научились оценивать количество информации, энтропию и стойкость, однако так было не всегда. Рассмотрим подробнее, как работают самые популярные шифры в истории криптографии и в чем их недостатки.
Содержание скрыть
В современном обществе, где почти каждый человек имеет электронный девайс (а то и не один), где каждую минуту совершаются операции с электронной валютой, пересылаются конфиденциальные email, подписываются электронные документы, криптография нужна как воздух. Нужна пользователям, чтобы защитить свою приватность. Нужна программистам, чтобы обеспечить безопасность проектируемых систем. Нужна хакерам, чтобы при аудите понимать уязвимые места в системах. Нужна админам, чтобы представлять, чем и как лучше защищать корпоративные данные. Мы не могли обойти стороной такую важную тему и начинаем цикл статей, посвященный введению в криптoграфию. Для новичков — самый простой путь познакомиться с криптой, для профи — хороший повод систематизировать свои знания. Шесть уроков, от самого простого к сложному. Вперед!
Термины
Для начала давай определимся с терминологией:
- Криптография — это наука о том, как обеспечить секретность сообщения.
- Криптоанализ — это наука о том, как вскрыть зашифрованное сообщение, не зная ключа.
- Дешифровка — это процeсс получения открытого текста средствами криптоанализа.
- Расшифрование — это процесс получения открытого текста с использованием ключа и алгоритма расшифрования, предусмотренного для данного шифра.
В мире криптографии путаться в этих словах — ужасный моветон.
Зачем мне знания о криптографии?
Предположим, криптография очень нужна, но пусть ей займутся дядьки с усами математики. Зачем же мне знания по криптографии?
Если ты обычный пользователь — то как минимум, чтобы обеспечить свою приватность. Сегодня крупным государствам и влиятельным организациям становятся доступны средства тотального надзора за миллионами людей. Поэтому криптография оказывается важнейшим инструментом, обеспечивающим конфиденциальность, доверие, целостность, авторизацию сообщений и электронных платежей. Повсеместное распространение криптографии останется одним из немногих способов защитить пользователя от угроз, нависающих над его конфиденциальной информацией. Зная, как работает тот или иной протокол или шифр, чем он хорош и где его слабые места, ты сможешь оcознанно выбирать инструменты для работы или просто общения в Сети.
Если ты программист или специалист по ИБ, то здесь вообще от криптографии никуда не скрыться. Любой крупный проект требует обеспечения безопасности информации. Неважно, что ты разрабатываешь: контентный сервис, почтовик, мессенджер, соцсеть или просто интернет-магазин, — везде есть критичные данные, которые надо защищать от перехвата или угона БД. Каждая операция должна быть защищена криптографическими протоколами. В этом случае криптография — подходящий инструмент. Если ты еще с ней не столкнулся, будь уверен — это на 100% лишь вопрос времени.
Короче говоря, криптография используется гораздо чаще, чем можно себе представить. Поэтому пора снять завесу тайны с этой науки, познакомиться с наиболее интересными аспектами и использовать ее возможности себе на пользу.
Зачем изучать старые шифры?
В интернете криптографические протоколы используются практически при каждом запросе. Но как же дело обстояло, когда интернета не было и в помине? Не стоит думать, что в те далекие лохматые времена не было криптографии. Первые способы шифрования появились около четырех тысяч лет назад. Конечно, это были самые примитивные и нестойкие шифры, однако и население тогда было малограмотное, так что такие способы могли защитить информацию от любопытных глаз.
Люди всегда нуждались в секретной переписке, поэтому шифрование не стояло на месте. С раскрытием одних шифров придумывали другие, более стойкие. На смену бумажным шифрам пришли шифровальные машины, которым не было равных среди людей. Даже опытному математику не удавалось взломать шифр, рассчитанный на роторной машине. С появлением первых компьютеров требования к защите информации возросли многократно.
Зачем же нам знакомиться с такими древними и нестойкими шифрами, если можно сразу прочитать про DES и RSA — и вуаля, почти специалист? Изучение первых шифров поможет лучше понять, зачем нужна та или иная операция в современном алгоритме шифрования. Например, шифр перестановки, один из первых примитивных алгоритмов, не был забыт, и перестановка — одна из часто встречающихся операций в современном шифровании. Таким образом, чтобы лучше осознать, откуда на самом деле растут ноги у современных алгоритмов, нужно оглянуться на несколько тысяч лет назад.
Исторические шифры и первые шифраторы
Согласно источникам, первые способы шифрования текста появились вместе с зарождением письменности. Способы тайного письма применялись древними цивилизациями Индии, Месопотамии и Египта. В письменах Древней Индии упоминаются способы изменения текста, которые использовали не только правители, но и ремесленники, желающие скрыть секрет мастерства. Истоком криптографии считается использование специальных иероглифов в древнеегипетской письменности около четырех тысячелетий назад.
Первым шифром, зародившимся в древних цивилизациях и актуальным, в некотором роде, и по сей день, можно считать шифр замены. Чуть позже был придуман шифр сдвига, который применялся Юлием Цезарем, почему и был назван в его честь.
Помимо шифров, нельзя не упомянуть о приборах для шифрования, которые разрабатывали древние математики. Например, скитала — первый шифратор, разработанный в Спарте. Представлял собой палку, на которую по всей длине наматывалась лента пергамента. Текст наносился вдоль оси палки, после чего пергамент снимался, и получалось шифрованное сообщение. Ключом служил диаметр палки. Однако такой способ шифрования был абсолютно нестойким — автором взлома стал Аристотель. Он наматывал ленту пергамента на конусообразную палку до тех пор, пока не появлялись отрывки читаемого текста.
Также ярким примером из мира древних шифраторов может стать диск Энея — диск с отверстиями по количеству букв в алфавите. Нитка протягивалась последовательно в те отверстия, которые соответствовали буквам сообщения. Получатель вытаскивал нитку, записывал последовательность букв и читал секретное послание. Однако этот шифратор обладал существенным недостатком — достать нитку и разгадать послание мог кто угодно.
Шифр сдвига
Это один из самых первых типов шифра. Процесс шифрования очень прост. Он заключается в замене каждой буквы исходного сообщения на другую, отстоящую от исходной на заданное количество позиций в алфавите. Это количество позиций называется ключом. При ключе, равном трем, этот метод называется шифром Цезаря. Император использовал его для секретной переписки. Для того чтобы зашифровать сообщение, нужно построить таблицу подстановок:
| a | b | c | d | e | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| d | e | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z | a | b | c |
Как видишь, во втором ряду символы алфавита сдвинуты на три позиции «назад». Чтобы зашифровать сообщение, для каждого символа исходного текста нужно взять соответствующий ему символ из таблицы подстановки.
Пример шифра
Исходный текст: Hi, Brut! How are you?
Шифрованный текст: Kl, Euxw! Krz duh brx?
Расшифрование
На этапе расшифрования мы имеем шифрованный текст и ключ, равный трем. Чтобы получить исходный текст, ищем для каждого символа сдвиг на три позиции к началу алфавита. Так, для первого символа K сдвиг три будет означать символ H. Далее посимвольно расшифровываем текст, пока не получаем исходную фразу Hi, Brut! How are you? .
Криптоанализ
Легче всего такой шифр взломать простым перебором всех возможных значений ключа — их всего 25. Здесь все просто, и останавливаться смысла нет.
Другой вариант — использовать частотный анализ текста. Для каждого языка есть статистическая информация о частоте употребления каждой буквы алфавита и наиболее часто встречающихся сочетаний букв. Для английского, например, среднестатистические частоты употребления букв таковы:
| e 0,12702 | s 0,06327 | u 0,02758 | p 0,01929 | q 0,00095 |
| t 0,09056 | h 0,06094 | m 0,02406 | b 0,01492 | z 0,00074 |
| a 0,08167 | r 0,05987 | w 0,02360 | v 0,00978 | |
| o 0,07507 | d 0,04253 | f 0,02228 | k 0,00772 | |
| i 0,06966 | l 0,04025 | g 0,02015 | j 0,00153 | |
| n 0,06749 | c 0,02782 | y 0,01974 | x 0,00150 |
Что касается двухбуквенных сочетаний (биграмм), то можно заметить следующую тенденцию:
| Биграмма | Процентное содержание | Биграмма | Процентное содержание |
|---|---|---|---|
| th | 3,15 | he | 2,51 |
| an | 1,72 | in | 1,69 |
| er | 1,54 | re | 1,48 |
| es | 1,45 | on | 1,45 |
| ea | 1,31 | ti | 1,28 |
| at | 1,24 | st | 1,21 |
| en | 1,20 | nd | 1,18 |
Идея в том, что в зашифрованном тексте самой часто встречаемой буквой будет не эталонная e, а что-то другое. Соответственно, нам нужно найти самую часто встречаемую букву в нашем шифре. Это и будет зашифрованная е. А дальше нужно подсчитать ее сдвиг от е в таблице подстановок. Полученное значение и есть наш ключ!
Шифр замены
Основной недостаток шифра сдвига заключается в том, что есть всего 25 возможных значений ключа. Даже Цезарь начал подозревать, что его шифр не самая лучшая идея. Поэтому на смену ему пришел шифр замены. Для того чтобы воспользоваться этим алгоритмом, создается таблица с исходным алфавитом и, непосредственно под ним, тот же алфавит, но с переставленными буквами (или любой другой набор знаков):
| a | b | c | d | e | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| b | e | x | g | w | i | q | v | l | o | u | m | p | j | r | s | t | n | k | h | f | y | z | a | d | c |
Пример шифра
Действуем аналогично предыдущему шифру. Для каждого символа исходного текста берем соответствующий ему из таблицы подстановки:
Исходный текст: Hi, Brut! How are you?
Шифрованный текст: Vl, Enfh!Vrz bnw drf?
Расшифрование
При расшифровании заменяем каждый символ шифротекста соответствующим символом из известной нам таблицы подстановки: v => h, l => i и так далее. После чего получаем исходную строку Hi, Brut! How are you? .
Криптоанализ
Криптоанализ этого шифра также выполняется методом частотного анализа текста. Рассмотрим пример:
MRJGRJ LK HVW XBSLHBM RI QNWBH ENLHBLJ, LHK SRMLHLXBM, WXRJRPLX, BJG XRPPWNXLBM XWJHNW. LH LK RJW RI HVW MBNQWKH XLHLWK LJ HVW ZRNMG BJG HVW MBNQWKH XLHD LJ WFNRSW. LHK SRSFMBHLRJ LK BERFH 8 PLMMLRJ. MRJGRJ LK GLYLGWG LJHR KWYWNBM SBNHK: HVW XLHD, ZWKHPLJKHWN, HVW ZWKH WJG, BJG HVW WBKH WJG. HVW VWBNH RI MRJGRJ LK HVW XLHD, LHK ILJBJXLBM BJG EFKLJWKK XWJHNW. JFPWNRFK EBJUK, RIILXWK, BJG ILNPK BNW KLHFBHWG HVWNW, LJXMFGLJQ HVW EBJU RI WJQMBJG, HVW KHRXU WAXVBJQW, BJG HVW RMG EBLMWD. IWZ SWRSMW MLYW VWNW, EFH RYWN B PLMMLRJ SWRSMW XRPW HR HVW XLHD HR ZRNU. HVWNW BNW KRPW IBPRFK BJXLWJH EFLMGLJQK ZLHVLJ HVW XLHD. SWNVBSK HVW PRKH KHNLULJQ RI HVWP LK HVW KH. SBFM\'K XBHVWGNBM, HVW QNWBHWKH RI WJQMLKV XVFNXVWK. LH ZBK EFLMH LJ HVW 17HV XWJHFND ED KLN XVNLKHRSVWN ZNWJ. HVW HRZWN RI MRJGRJ ZBK IRFJGWG ED OFMLFK XBWKBN BJG LJ 1066 NWEFLMH ED ZLMMLBP HVW XRJTFWNRN. LH ZBK FKWG BK B IRNHNWKK, B NRDBM SBMBXW, BJG B SNLKRJ. JRZ LH LK B PFKWFP.
Частотный анализ букв этого шифра показывает следующее (читай построчно, буквы сортированы по частоте использования):
W — 88, H — 74, L — 67, J — 55, B — 54, K — 52, R — 51, N — 41, M — 36, V — 35, X — 29, G — 27, F — 23, P — 16, S — 16, I — 15, Z — 13, E — 13, D — 11, Q — 10, U — 5, Y — 4, T — 1, O — 1, A — 1
Вероятно, что W => e, так как это самая часто встречающаяся буква в шифре (смотри таблицу среднестатистических частот использования букв для английского языка в предыдущем шифре).
Дальше пробуем найти наиболее короткое слово, куда входит уже известная нам буква W => e. Видим, что сочетание HVW чаще всего встречается в шифре. Нетрудно догадаться, что, скорее всего, это триграмма the, то есть в тексте мы уже определили три символа. Если посмотреть на промежуточный результат, сомнений не остается:
MRJGRJ LK the XBSLtBM RI QNeBt ENLtBLJ, LtK SRMLtLXBM, eXRJRPLX, BJG XRPPeNXLBM XeJtNe. Lt LK RJe RI the MBNQeKt XLtLeK LJ the ZRNMG BJG the MBNQeKt XLtD LJ eFNRSe. LtK SRSFMBtLRJ LK BERFt 8 PLMMLRJ. MRJGRJ LK GLYLGeG LJtR KeYeNBM SBNtK: the XLtD, ZeKtPLJKteN, the ZeKt eJG, BJG the eBKt eJG. the heBNt RI MRJGRJ LK the XLtD, LtK ILJBJXLBM BJG EFKLJeKK XeJtNe. JFPeNRFK EBJUK, RIILXeK, BJG ILNPK BNe KLtFBteG theNe, LJXMFGLJQ the EBJU RI eJQMBJG, the KtRXU eAXhBJQe, BJG the RMG EBLMeD. IeZ SeRSMe MLYe heNe, EFt RYeN B PLMMLRJ SeRSMe XRPe tR the XLtD tR ZRNU. theNe BNe KRPe IBPRFK BJXLeJt EFLMGLJQK ZLthLJ the XLtD. SeNhBSK the PRKt KtNLULJQ RI theP LK the Kt. SBFM\'K XBtheGNBM, the QNeBteKt RI eJQMLKh XhFNXheK. Lt ZBK EFLMt LJ the 17th XeJtFND ED KLN XhNLKtRSheN ZNeJ. the tRZeN RI MRJGRJ ZBK IRFJGeG ED OFMLFK XBeKBN BJG LJ 1066 NeEFLMt ED ZLMMLBP the XRJTFeNRN. Lt ZBK FKeG BK B IRNtNeKK, B NRDBM SBMBXe, BJG B SNLKRJ. JRZ Lt LK B PFKeFP.
Отлично, уже известны три буквы. Снова ищем наиболее короткие слова с новыми известными нам подстановками. Сочетание it является частоупотребляемым, и, поскольку буква t уже дешифрована (HVW => the), очевидно, что в нашем тексте L => i (LH => it). После этого обращаемся к поиску биграмм is и to, устанавливаем, что K => s, R => o. Затем обращаем внимание на триграммы ~ing и and. Анализ текста показывает, что BJG, скорее всего, шифротекст от and. После замены всех наиболее часто встречающихся символов получаем текст:
Mondon is the XaSitaM oI QNeat ENitain, its SoMitiXaM, eXonoPiX, and XoPPeNXiaM XentNe. it is one oI the MaNQest Xities in the ZoNMd and the MaNQest XitD in eFNoSe. its SoSFMation is aEoFt 8 PiMMion. Mondon is diYided into seYeNaM SaNts: the XitD, ZestPinsteN, the Zest end, and the east end. the heaNt oI Mondon is the XitD, its IinanXiaM and EFsiness XentNe. nFPeNoFs EanUs, oIIiXes, and IiNPs aNe sitFated theNe, inXMFdinQ the EanU oI enQMand, the stoXU eAXhanQe, and the oMd EaiMeD. IeZ SeoSMe MiYe heNe, EFt oYeN a PiMMion SeoSMe XoPe to the XitD to ZoNU. theNe aNe soPe IaPoFs anXient EFiMdinQs Zithin the XitD. SeNhaSs the Post stNiUinQ oI theP is the st. SaFM\'s XathedNaM, the QNeatest oI enQMish XhFNXhes. it Zas EFiMt in the 17th XentFND ED siN XhNistoSheN ZNen. the toZeN oI Mondon Zas IoFnded ED OFMiFs XaesaN and in 1066 NeEFiMt ED ZiMMiaP the XonTFeNoN. it Zas Fsed as a IoNtNess, a NoDaM SaMaXe, and a SNison. noZ it is a PFseFP.
Далее действуя аналогично или просто подбирая буквы по смыслу, находим исходный текст:
London is the capital of Great Britain, its political, economic, and commercial centre. It is one of the largest cities in the world and the largest city in Europe. Its population is about 8 million. London is divided into several parts: the City, Westminster, the West End, and the East End. The heart of London is the City, its financial and business centre. Numerous banks, offices, and firms are situated there, including the Bank of England, the Stock Exchange, and the Old Bailey. Few people live here, but over a million people come to the City to work. There are some famous ancient buildings within the City. Perhaps the most striking of them is the St. Paul's Cathedral, the greatest of English churches. It was built in the 17th century by Sir Christopher Wren. The Tower of London was founded by Julius Caesar and in 1066 rebuilt by William the Conqueror. It was used as a fortress, a royal palace, and a prison. Now it is a museum.
Как видишь, в этом криптоанализе нашим главным инструментом был статистический анализ частот. Идем дальше!
Шифр Рихарда Зорге
Нельзя рассказывать о шифрах и ни слова не сказать о шпионах. В недалеком прошлом, когда компьютеров еще не было, информацию стремились скрыть в основном разведчики. Наука о шифровании не могла стоять на месте, ведь служба Родине была самым важным и нужным ее предназначением. Кстати, именно советские шифры, разработанные отечественными специалистами, на многие десятилетия вперед определили вектор развития криптографии.
Давай разберем довольно известный шифр Рихарда Зорге — советского разведчика, который был направлен в Японию. Этот шифр продуман до мелочей. Шифрование ведется на английском языке. Первоначально нужно составить следующую таблицу:
| S | U | B | W | A | Y |
| C | D | E | F | G | H |
| I | J | K | L | M | N |
| O | P | Q | R | T | V |
| X | Y | Z | . | / |
Сначала записываем в нее слово SUBWAY, выбранное нами. Затем пишем все остальные буквы алфавита по порядку. Слеш означает новое слово (разделитель), а точка обозначает себя. Далее наиболее часто встречающиеся буквы английского алфавита ( A , S , I , N , T , O , E , R ) нумеруются в порядке появления в таблице:
| 0) S | U | B | W | 5) A | Y |
| C | D | 3) E | F | G | H |
| 1) I | J | K | L | M | 7) N |
| 2) O | P | Q | 4) R | 6) T | V |
| X | Y | Z | . | / |
Саму таблицу мы строим по горизонтали, записывая буквы рядами, а нумеруем по вертикали, столбцами. Так улучшаются перемешивающие свойства.
Далее таблица преобразуется к следующему виду: сначала в строку по столбцам записываются наиболее часто встречаемые буквы в порядке нумерации (S, I, E, …). А затем записываются и все остальные буквы, также по столбцам в строки (С, X, U, D, J, …). Такая таблица обеспечит хорошие перемешивающие свойства и в то же время не «испортит» частотный анализ шифротекста:
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| — | S | I | O | E | R | A | T | N | — | — |
| 8 | C | X | U | D | J | P | Z | B | K | Q |
| 9 | . | W | F | L | / | G | M | Y | H | V |
Таблица готова. Теперь можно зашифровать сообщение.
Пример шифра
Возьмем исходный текст:
Mr. X will fly tomorrow.
Расставим слеши для разделения слов: